مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه عددی و آزمایشگاهی پدیده خودچرخشی در جریان چاه

نویسندگان
1 دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مکانیک
2 دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی، دانشکده هوا و فضا
چکیده
به وجود آمدن چرخش بدون عامل خارجی در جریان سیال به خود‌چرخشی معروف است. برخی از محققان در وجود یا عدم وجود پدیده خود‌چرخشی در جریان چاه اختلاف دارند. در تحقیق آزمایشگاهی و عددی حاضر، وجود پدیده خودچرخشی در جریان چاه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در تحقیق آزمایشگاهی، یک چیدمان آزمایشگاهی جدید نسبت به کارهای گذشته ارائه می‌شود و اندازه‌گیری سرعت با توسعه روش تیمول‌بلو انجام می‌شود. نتایج آزمایش نشان داد که حتی با افزایش دبی خروجی تا چندین برابر دبی بحرانی ادعایی، مقدار خالص سیرکولاسیون در جریان، نسبت به مقدار ورودی خود افزایش پیدا نمی‌کند و یا به عبارت دیگر، پدیده خودچرخشی در جریان چاه رخ نمی‌دهد. در مطالعه عددی، پدیده خودچرخشی با هندسه و شرایط یکسان با آزمایش، به صورت 3 بعدی شبیه‌سازی می‌شود. نتایج بدست آمده نشان‌گر آن است که نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی همخوانی دارد و همانند نتایج آزمایش نشان می‌دهد که پدیده خودچرخشی در جریان چاه وجود ندارد. اضافه بر آن، نتایج عددی نشان داد که چرخش (یا مقدار متناظر آن سیرکولاسیون) دیده شده در آزمایش، ناشی از نامتقارنی جریان در ورودی است و با حذف این نامتقارنی، چرخش حذف می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and numerical study on the self-rotation in sink flow

نویسندگان English

jalal mohammadi 1
Hassan Karimi 2
Mohammad Hamedi 1
1 ّFaculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi Univ. of Tech.
2 Faculty of Aerospace Engineering, K. N. Toosi University of Technology
چکیده English

The appearance of swirl in the fluid flow, without any external factors, is named self-rotation. There is no consensus among the researchers on the possibility of self-rotation in sink flow. In the present study, this phenomenon is studied experimentally and numerically. In the experiment, a new setup is proposed and the thymol-blue method is developed for velocity measurement. The experimental results show that the net value of circulation in the flow domain does not increase relative to its inlet value with increasing drain flow rate up to several times of claimed critical value. In other words, self-rotation does not happen in sink flow. In the numerical study, the three-dimension model of the experiment is simulated under the same conditions with the experiment. The simulation results have good agreement with the experiment ones and show that the self-rotation does not occur. In addition, the numerical results show that the swirl, or corresponding circulation, which was seen in the experiment, is due to asymmetry of input flow and by eliminating this asymmetry, the swirl can be removed completely.

کلیدواژه‌ها English

Self-Rotation
Sink flow
Bathtub vortex